JP2016023606A - Variable displacement type hydraulic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、可変容量型油圧装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a variable displacement hydraulic apparatus.
可変容量型油圧装置としては、油圧ショベル等の建設機器に搭載された各種油圧アクチュエータに圧油を供給するための斜板式可変容量型油圧ポンプ(以下、単に油圧ポンプという)がある。この種の油圧ポンプは、ハウジング内に回転自在に支持された回転軸を有し、この回転軸と一体となってシリンダブロックが回転するようになっている。シリンダブロックには複数のシリンダ孔が設けられ、各シリンダ孔内にピストンが嵌挿されている。そして、シリンダ孔とピストンとによりシリンダ室を構成している。 As a variable displacement hydraulic device, there is a swash plate variable displacement hydraulic pump (hereinafter simply referred to as a hydraulic pump) for supplying pressure oil to various hydraulic actuators mounted on construction equipment such as a hydraulic excavator. This type of hydraulic pump has a rotating shaft rotatably supported in a housing, and a cylinder block rotates together with the rotating shaft. A plurality of cylinder holes are provided in the cylinder block, and a piston is inserted into each cylinder hole. A cylinder chamber is constituted by the cylinder hole and the piston.
また、ピストンのシリンダ室が形成されている側の端部とは反対側端には、ハウジングに対して傾動可能となるように斜板が設けられており、この斜板に沿ってピストンが摺動するようになっている。さらに、油圧ポンプには、斜板に連結されている作動ピストンと、作動ピストンを駆動させるためにこの作動ピストンに圧油を供給するサーボ機構とが設けられている。そして、作動ピストンを、斜板に対して接近、離間する方向に沿ってピストン運動させることにより、斜板の傾転角を変化させる。 In addition, a swash plate is provided at the end of the piston opposite to the end where the cylinder chamber is formed so as to be tiltable with respect to the housing, and the piston slides along the swash plate. It comes to move. Further, the hydraulic pump is provided with an operating piston connected to the swash plate and a servo mechanism for supplying pressure oil to the operating piston in order to drive the operating piston. Then, the tilt angle of the swash plate is changed by moving the piston along the direction of approaching and separating from the swash plate.
このような構成のもと、斜板に沿ってピストンが摺動すると、このピストンがシリンダ孔内をスライド移動することになり、これによって生じるシリンダ室の容積の変化を利用して所定の流量で圧油が吐出される。すなわち、斜板の傾転角が大きいほど、油圧ポンプの吐出量は増大する。 Under such a configuration, when the piston slides along the swash plate, the piston slides in the cylinder hole, and a change in the volume of the cylinder chamber caused thereby causes a predetermined flow rate. Pressure oil is discharged. That is, the larger the tilt angle of the swash plate, the greater the discharge amount of the hydraulic pump.
ここで、斜板を傾転させる際の摺動抵抗を下げて焼き付き等を防止するために、ハウジングと斜板との摺動面に油溝を形成し、この油溝に圧油を供給する場合がある。この場合、油溝には油圧ポンプの自己圧(1次圧)がかかるようになっている。 Here, in order to lower the sliding resistance when tilting the swash plate and prevent seizure or the like, an oil groove is formed on the sliding surface between the housing and the swash plate, and pressure oil is supplied to the oil groove. There is a case. In this case, the self pressure (primary pressure) of the hydraulic pump is applied to the oil groove.
ところで、斜板の傾転動作は、作動ピストンのピストン運動によって行われるが、作動ピストンが斜板に向かって移動する場合と作動ピストンが斜板から離間する方向に向かって移動する場合とでは、作動ピストンによって斜板にかかる力の向きが逆になる。すなわち、作動ピストンが斜板に向かって移動する場合、斜板がハウジングに向かって押し付けられることになり、ハウジングと斜板との間の摺動抵抗が増大する。これに対し、作動用ピストンが斜板から離間する方向に向かって移動する場合、ハウジングと斜板との間の摺動抵抗が減少する。 By the way, the tilting operation of the swash plate is performed by the piston movement of the working piston.In the case where the working piston moves toward the swash plate and the case where the working piston moves in the direction away from the swash plate, The direction of the force applied to the swash plate is reversed by the operating piston. That is, when the operating piston moves toward the swash plate, the swash plate is pressed toward the housing, and the sliding resistance between the housing and the swash plate increases. On the other hand, when the operating piston moves in a direction away from the swash plate, the sliding resistance between the housing and the swash plate is reduced.
一方、油溝にかかる圧油の圧力は一定(自己圧)であるので、作動ピストンが斜板から離間する方向に向かって移動する際は、油溝にかかる圧力が過大となってしまう。このような場合、ハウジングから斜板が浮上し、油溝に供給される圧油のリークが大きくなり、油圧ポンプの容積効率が低下してしまう可能性があった。また、ハウジングから斜板が浮上することにより、斜板が微振動して油圧ポンプの駆動騒音が増大する可能性があった。 On the other hand, since the pressure of the pressure oil applied to the oil groove is constant (self-pressure), the pressure applied to the oil groove becomes excessive when the operating piston moves in a direction away from the swash plate. In such a case, the swash plate floats from the housing, and the leak of the pressure oil supplied to the oil groove increases, which may reduce the volumetric efficiency of the hydraulic pump. Further, when the swash plate floats up from the housing, the swash plate may vibrate slightly and the drive noise of the hydraulic pump may increase.
本発明が解決しようとする課題は、斜板を傾転させる際の不具合を防止しつつ、容積効率の低下や駆動騒音の増大を抑制できる可変容量型油圧装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a variable displacement hydraulic device capable of suppressing a decrease in volumetric efficiency and an increase in driving noise while preventing a problem in tilting a swash plate.
実施形態の可変容量型油圧装置は、ハウジングと、シリンダブロックと、ピストンと、斜板と、油溝と、作動ピストンと、サーボ機構と、を持つ。シリンダブロックは、ハウジング内に回転自在に設けられている。ピストンは、シリンダブロック内に形成された複数のシリンダ孔内にそれぞれ嵌挿される。斜板は、ピストンのシリンダ孔内とは反対側端に設けられ、該反対側端と摺動可能に設けると共に、ハウジングに対して傾動可能かつ摺動可能に設けられる。油溝は、ハウジングおよび斜板の互いの摺動面の何れか一方に形成され、ハウジングと斜板との摺動性を確保する。作動ピストンは、斜板を傾動させる。サーボ機構は、作動ピストンを駆動させるために圧油を供給する。そして、油溝に、サーボ機構で生成される2次圧を供給する。 The variable displacement hydraulic apparatus according to the embodiment includes a housing, a cylinder block, a piston, a swash plate, an oil groove, an operating piston, and a servo mechanism. The cylinder block is rotatably provided in the housing. The pistons are respectively inserted into a plurality of cylinder holes formed in the cylinder block. The swash plate is provided at an end opposite to the inside of the cylinder hole of the piston, is provided to be slidable with the opposite end, and is provided to be tiltable and slidable with respect to the housing. The oil groove is formed on either one of the sliding surfaces of the housing and the swash plate, and ensures the slidability between the housing and the swash plate. The working piston tilts the swash plate. The servo mechanism supplies pressure oil to drive the working piston. Then, the secondary pressure generated by the servo mechanism is supplied to the oil groove.
以下、実施形態の可変容量型油圧装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a variable displacement hydraulic apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、油圧ポンプの断面図、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1に示すように、油圧ポンプ1は、いわゆる斜板式可変容量型油圧ポンプであって、筒状のハウジング2と、ハウジング2内に回転自在に設けられた回転機構3と、ハウジング2内に設けられ、圧油の吐出流量を決定する斜板22と、斜板22の傾転角を制御する作動ピストン機構30と、ハウジング2の外周面に設けられ、この作動ピストン機構30を駆動させるために所定の圧油を作動ピストン機構30に供給するサーボ機構50と、を備えている。なお、以下の説明においては、回転機構3の回転軸方向を単に軸方向と称し、回転機構3の径方向を単に径方向と称し、回転機構3の回転方向を単に周方向と称して説明する。
1 is a cross-sectional view of the hydraulic pump, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIG. 1, the hydraulic pump 1 is a so-called swash plate type variable displacement hydraulic pump, and includes a
ハウジング2の軸方向一端側(図1における左側端)には、フロントフランジ5が設けられており、これによりハウジング2の軸方向一端側の開口部2aが閉塞されている。また、ハウジング2の軸方向他端側(図1における右側端)には、リヤフランジ6が設けられており、これによりハウジング2の軸方向他端側の開口部2bが閉塞されている。
A
フロントフランジ5およびリヤフランジ6には、それぞれ軸受部7,8が設けられている。これら軸受部7,8に、回転機構3を構成する回転軸9の両端が回転自在に支持されている。回転軸9の一端側は、フロントフランジ5に設けられた軸受部7を介して外方に向かって突出している。この突出した部位に、スプライン9aが形成されている。回転軸9の一端側は、スプライン9aを介して不図示の原動機と連結されるようになっている。
なお、原動機としては、通常、ディーゼルエンジンを用いたものを使用する場合が多い。しかしながら、これに限られるものではなく、ディーゼルエンジンに代わって電動機を用いてもよい。
The
As a prime mover, a diesel engine is usually used in many cases. However, the present invention is not limited to this, and an electric motor may be used instead of the diesel engine.
また、図2に詳示するように、リヤフランジ6には、回転軸9を挟んで両側に、それぞれ吸入ポート10と吐出ポート11とが形成されている。そして、吸入ポート10から作動油を回転機構3内に吸入し、この吸入された作動油を、回転機構3を介して吐出ポート11から吐出するようになっている。
As shown in detail in FIG. 2, the
さらに、図1に示すように、フロントフランジ5の内面には、リヤフランジ6の吸入ポート10および吐出ポート11に対応する位置に、それぞれ斜板支持部12が立設されている。2つの斜板支持部12は、斜板22を支持するためのものであって、それぞれ対向する方向と直交する方向に長くなるように、軸方向平面視で略矩形状となるように形成されている。また、斜板支持部12の先端面には、半円形状の凹部13が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1, swash
さらに、斜板支持部12には、各凹部13の外表面とサーボ機構50とを連通する2次圧通路14が形成されている。2次圧通路14には、サーボ機構50で生成された2次圧の圧油が通流される。2次圧通路14の凹部13側の端部は、斜板22に形成されている後述の油溝23aに対応する位置に配置されている。そして、この油溝23aに、サーボ機構50で生成された2次圧の圧油が供給されることで、斜板支持部12と斜板22との摺動性を確保するようになっている(詳細は後述する)。
Further, the swash
図1、図2に示すように、回転機構3は、回転軸9に外嵌固定されたシリンダブロック15を有している。回転軸9およびシリンダブロック15には、互いに嵌合する箇所に不図示のスプラインが形成されており、これによって、回転軸9とシリンダブロック15とが一体となって回転するようになっている。シリンダブロック15には、複数のシリンダ孔16が軸方向に沿って、かつシリンダブロック15を貫通するように形成されている。そして、各シリンダ孔16は、周方向に沿って等間隔に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各シリンダ孔16には、ピストン17がシリンダ孔16をスライド移動自在に嵌挿されている。そして、ピストン17のリヤフランジ6側の端部17aとシリンダ孔16の内周面とにより、シリンダ室18が構成される。また、シリンダブロック15のリヤフランジ6側の端面には、吸排プレート19が設けられている。この吸排プレート19には、リヤフランジ6に形成されている吸入ポート10および吐出ポート11に対応する位置に、不図示の開口部が形成されている。この開口部を介し、吸入ポート10および吐出ポート11と、各ポート10,11に対応するシリンダ室18とが連通するようになっている。これにより、吸入ポート10、吸排プレート19を介して所定のシリンダ室18に作動油が吸入される。また、ピストン17のピストン運動によって圧縮されたシリンダ室18の作動油(圧油)が、吸排プレート19、吐出ポート11を介して油圧ポンプ1外に吐出される。
A
一方、ピストン17のシリンダ室18(シリンダ孔16)とは反対側端、つまり、フロントフランジ5側(図1における左側)端は、リターンプレート41に回動自在に嵌り込んだ状態になっている。リターンプレート41のピストン17とは反対側の面には、シュー21が設けられている。したがって、シュー21は、シリンダブロック15、ピストン17と共に回転する。
また、シュー21のフロントフランジ5側には、斜板22が設けられている。この斜板22には、シュー21が摺動するプレート42が設けられている。そして、このプレート42にシュー21が摺動する形で、斜板22に対してシリンダブロック15、ピストン17が回転する。
On the other hand, the end of the
A
斜板22のフロントフランジ5側には、斜板支持部12の凹部13に対応するように、半円形状の凸部23が形成されている。この凸部23が凹部13に嵌り込んだ形となり、凹部13に対して凸部23が摺動することにより、斜板22の傾転角が変化するようになっている。そして、この斜板22の傾転角が変化することにより、ピストン17が回転軸9回りに1周する間のストローク量が変化する。これにより、吐出ポート11から吐出される圧油の流量が変化する。
A semicircular
また、凸部23には、斜板支持部12の凹部13に形成されている2次圧通路14に対応する位置に、油溝23aが形成されている。この油溝23aは、斜板22の傾転方向に沿って長くなるように形成されている。これにより、斜板22の傾転角度に関わらず、油溝23aに、2次圧通路14から供給される2次圧の圧油を常に供給することができる。
Further, an
さらに、斜板22の一側(図1における上側)には、レバー24の一端が回動自在に結合されている。レバー24は、作動ピストン機構30を構成するものであって、その他端側が作動ピストン31に結合されている。
作動ピストン31は、ハウジング2の一側(図1における上側)に形成されたピストン孔32にスライド移動自在に嵌挿されている。ピストン孔32は、軸方向に沿って、かつハウジング2の一側を貫通するように形成されている。また、ピストン孔32は、軸方向略中央よりもフロントフランジ5側の孔径S1がリヤフランジ6側の孔径S2よりも縮径された段付き孔状に形成されている。
Furthermore, one end of the
The
さらに、作動ピストン31もピストン孔32に対応するように段付き状に形成されている。すなわち、作動ピストン31は、軸方向略中央を中心にフロントフランジ5側(図1における左側)に配置された小径ピストン31aと、リヤフランジ6側(図1における右側)に配置され、小径ピストン31aよりも拡径形成された大径ピストン31bとにより構成されている。そして、作動ピストン31の軸方向略中央に、レバー24の他端側が接続されている。
Further, the
また、ハウジング2の一側には、レバー動作孔25が形成されている。このレバー動作孔25は、ピストン孔32内を作動ピストン31がスライド移動する際、レバー24の変位を許容するためのものである。さらに、ハウジング2の一側には、ピストン孔32の軸方向両端に、それぞれピストン孔32を閉塞するフロントカバー26およびリヤカバー27が設けられている。これらカバー26,27には、それぞれ軸受部28,29が形成されている。そして、小径ピストン31aの先端は、フロントカバー26の軸受部28にスライド移動自在に支持されており、大径ピストン31bの先端は、リヤカバー27の軸受部29にスライド移動自在に支持されている。
A lever operating hole 25 is formed on one side of the
また、ピストン孔32内において、フロントカバー26と小径ピストン31aとの間には、小径側圧力室33が形成されていると共に、リヤカバー27と大径ピストン31bとの間には、大径側圧力室34が形成されている。
小径側圧力室33には、自己圧(1次圧)通路35の一端が連通されている。自己圧通路35は、その他端がサーボ機構50の後述するケーシング51を介して吐出ポート11と連通している。そして、自己圧通路35には、吐出ポート11から吐出された自己圧(1次圧)の圧油が通流される。
一方、大径側圧力室34には、2次圧通路36の一端が連通されている。2次圧通路36は、その他端がサーボ機構50と連通するように形成されている。2次圧通路36には、サーボ機構50で生成された2次圧の圧油が通流される。
In the
One end of a self-pressure (primary pressure)
On the other hand, one end of the
また、ハウジング2の一側には、外周面側にサーボ機構50が設けられている。サーボ機構50は、ハウジング2に固定されているケーシング51を有している。ケーシング51には、軸方向に沿って、かつケーシング51を貫通するように貫通孔52が形成されている。貫通孔52は、段付き状に形成されている。すなわち、貫通孔52は、ケーシング51の軸方向略中央からフロントフランジ5側の端面に至る間に形成されたスプリング収納孔52aと、軸方向略中央からリヤフランジ6側の端面に至る間に形成されたスリーブ収納孔52bとが連通するように形成されたものである。
A servo mechanism 50 is provided on one side of the
また、ケーシング51には、リンクレバー48の一端が回動自在に連結されている。このリンクレバー48の他端は、レバー24に突設されているピン24aに摺動可能に係合されている。
In addition, one end of a
さらに、ケーシング51には、ドレン用の2点鎖線で示すドレン通路53が形成されている。また、ケーシング51には、吐出ポート11と小径側圧力室33の自己圧通路35とを連通する自己圧通路54、および吐出ポート11と貫通孔52とを連通する自己圧通路55が形成されている。さらに、ケーシング51には、貫通孔52のスリーブ収納孔52と大径側圧力室34の2次圧通路36とを連通する2次圧通路56、および貫通孔52のスリーブ収納孔52と斜板支持部12の2次圧通路14とを連通する2次圧通路57(何れも2点鎖線で示す)とが形成されている。
Further, a
貫通孔52のスリーブ収納孔52b内には、スリーブ58がスリーブ収納孔52bに対してスライド移動自在に収納されている。スリーブ58には、リンクレバー48が回転自在に連結されている。作動ピストン31にはレバー24がねじ止め結合されているため、作動ピストン31が軸方向にスライド移動するとリンクレバー48が回動する。すると、リンクレバー48に突設されたピン49に係合されたスリーブ58がスライド移動し、さらに、スリーブ58内に配置されたスプール59が、スリーブ58に追従するようにスライド移動する。
A
さらに、スリーブ58内には、スプール59がスライド移動自在に収納されている。スプール59内には油通路61が形成されており、この油通路61のリヤフランジ6側に小ピストン63がスライド自在に収納されている。この小ピストン63は、油通路61の圧力に応じて後述のストッパボルト64側(図1における左側)に向かって突出する。これによって、スプール59がフロントフランジ5側に向かってスライド移動する。
Further, a spool 59 is slidably accommodated in the
また、油通路61は、ケーシング51に形成されているドレン通路53、自己圧通路54,55、および2次圧通路56,57を、それぞれ所定の状態で、所定の通路同士が連通するように形成されている。なお、所定の通路同士が連通することによる自己圧、およびサーボ機構50の2次圧の作用については後述する。
さらに、スリーブ収納孔52のリヤフランジ6側端には、スリーブ収納孔52を閉塞するようにストッパボルト64が設けられている。このストッパボルト64の先端に、スプール59および小ピストン63のそれぞれ端部が当接するようになっている。
Further, the
Further, a stopper bolt 64 is provided at the end of the
スプリング収納孔52aには、スプール59の端部に当接するプッシャー65が収納されている。また、スプリング収納孔52aのフロントフランジ5側端には、スプリング収納孔52aを閉塞するようにストッパボルト66が設けられている。さらに、スプリング収納孔52aには、プッシャー65とストッパボルト66との間に、2つのスプリング67,68が同心円上に収納されている。2つのスプリング67,68のうち、径方向外側の第1スプリング68は、圧縮した状態で収納されている。一方、径方向内側の第2スプリング67は、プッシャー65との間に、僅かにクリアランスを確保した状態で自由長となるように収納されている。
A
そして、第1スプリング68によって、スプール59が常時リヤフランジ6側に付勢された状態になっている。また、スプール59がフロントフランジ5側に向かってスライド移動する際は、スプール59は、途中から2つのスプリング67,68のバネ力に抗してスライド移動することになる。
The spool 59 is constantly biased toward the
次に、図2〜図5に基づいて、油圧ポンプ1の斜板22を傾転させる際の斜板22および作動ピストン31にかかる荷重について説明する。
図3は、傾転角が最小から最大へと変化する場合の斜板および作動ピストンにかかる荷重の説明図、図4は、斜板および作動ピストンにかかる荷重の説明図、図5は、傾転角が最大から最小へと変化する場合の斜板および作動ピストンにかかる荷重の説明図である。
まず、図1、図3に基づいて、作動ピストン31にかかる荷重について説明する。
図1、図3に示すように、油圧ポンプ1を駆動させると、作動ピストン機構30の小径側圧力室33は、自己圧と同等になる。一方、大径側圧力室34は、サーボ機構50で生成された2次圧と同等になる。
Next, the load applied to the
3 is an explanatory diagram of the load applied to the swash plate and the working piston when the tilt angle changes from the minimum to the maximum, FIG. 4 is an explanatory diagram of the load applied to the swash plate and the working piston, and FIG. It is explanatory drawing of the load concerning a swash plate and a working piston when a turning angle changes from the maximum to the minimum.
First, based on FIG. 1, FIG. 3, the load concerning the action |
As shown in FIGS. 1 and 3, when the hydraulic pump 1 is driven, the small-diameter
このため、作動ピストン31の小径ピストン31aにかかる荷重Fdは、自己圧に小径ピストン31aの断面積を乗じた値となる一方、大径ピストン31bにかかる荷重Fsは、2次圧に大径ピストン31bの断面積を乗じた値となる。そして、作動ピストン31は、荷重Fdと荷重Fsとの荷重差に基づいてスライド移動することにより、斜板22を傾転させ吐出ポート11から吐出される作動油の油量を制御している。
Therefore, the load Fd applied to the small-
次に、図2〜図4に基づいて、斜板22にかかる荷重について説明する。
油圧ポンプ1は、回転軸9と一体となってシリンダブロック15が回転し、これに伴ってピストン17が回転軸9回りに回転する。ピストン17は、斜板22の傾転角に応じたストローク量でスライド移動することにより、吸入ポート10からシリンダ室18に作動油を吸入し、この後シリンダ室18の作動油に所定の圧力をかけて吐出ポート11から圧油を吐出する。
Next, the load applied to the
In the hydraulic pump 1, the
このとき、ピストン17がシリンダ室18内の作動油に圧力をかけることにより、フロントフランジ5(斜板支持部12)に向かって斜板22を押し付ける力Fpが作用する。この押し付ける力Fpは、
Fp=(ピストン17の断面積)×吐出圧力×(ピストン17の個数/2)・・・(1)
を満たす。なお、以下の説明では、押し付け力Fpを、ピストン17による斜板押し付け力Fpと称する。
At this time, when the
Fp = (cross-sectional area of the piston 17) × discharge pressure × (number of pistons / 2) (1)
Meet. In the following description, the pressing force Fp is referred to as a swash plate pressing force Fp by the
一方、斜板22の凸部23には油溝23aが形成されており、この油溝23aに、斜板支持部12に形成された2次圧通路14を介してサーボ機構50で生成された2次圧の圧油が供給される。この圧油により、ピストン17側に向かって斜板22を押し付ける力が作用すると共に、圧油が潤滑剤となって斜板支持部12(凹部13)に対する斜板22(凸部23)の摺動抵抗が低減される。これにより、斜板支持部12と斜板22との摺動面の焼き付きが防止される。
On the other hand, an
ここで、圧油による押し付け力のうち、吐出ポート11に対応する位置に配置された斜板支持部12から供給される圧油による押し付け力(以下、吐出ポート11側の斜板押し付け力という)をFcdとし、吸入ポート10に対応する位置に配置された斜板支持部12から供給される圧油による押し付け力(以下、吸入ポート10側の斜板押し付け力という)をFcsとすると、吐出ポート11側の斜板押し付け力Fcdおよび吸入ポート10側の斜板押し付け力Fcsは、それぞれ
Fcd=2次圧×(油溝23aの表面積)・・・(2)
Fcs=2次圧×(油溝23aの表面積)・・・(3)
を満たす。
Here, of the pressing force due to the pressure oil, the pressing force due to the pressure oil supplied from the
Fcs = secondary pressure × (surface area of
Meet.
次に、傾転角が変化することによって各部に作用する荷重について説明する。
前述したように、作動ピストン31は、荷重Fdと荷重Fsとの荷重差に基づいてスライド移動し、このスライド移動量に応じて斜板22の傾転角が決定する。
Next, the load which acts on each part when the tilt angle changes will be described.
As described above, the
ここで、図3に示すように、斜板22の傾転角が最小から最大となるように変化する際、作動ピストン機構30の大径側圧力室34にかかる圧力は、ほぼドレン圧に近い低圧となる。この場合、作動ピストン31の小径ピストン31aにかかる荷重Fdと、大径ピストン31bにかかる荷重Fsとの差は、
Fd>Fs・・・(4)
となり、これら荷重Fdと荷重Fsとの荷重差Fのベクトル方向は、吐出ポート11側の斜板押し付け力Fcdおよび吸入ポート10側の斜板押し付け力Fcsのベクトル方向と同一になる。
Here, as shown in FIG. 3, when the tilt angle of the
Fd> Fs (4)
Thus, the vector direction of the load difference F between the loads Fd and Fs is the same as the vector directions of the swash plate pressing force Fcd on the
続いて、図5に示すように、斜板22の傾転角が最大から最小となるように変化する際、作動ピストン31の小径ピストン31aにかかる荷重Fdと、大径ピストン31bにかかる荷重Fsとの差は、
Fd<Fs・・・(5)
となり、これら荷重Fdと荷重Fsとの荷重差Fのベクトル方向は、ピストン17による斜板押し付け力Fpのベクトル方向と同一になる。
Subsequently, as shown in FIG. 5, when the tilt angle of the
Fd <Fs (5)
Thus, the vector direction of the load difference F between the loads Fd and Fs is the same as the vector direction of the swash plate pressing force Fp by the
すなわち、斜板22の傾転角が最小から最大となるように傾転する場合と、斜板22の傾転角が最大から最小となるように傾転する場合とでは、斜板支持部12と斜板22との接触圧が異なる。このため、斜板22の凸部23に形成されている油溝23aに供給される作動油の圧力が常に一定であると、油溝23aに対する圧油の供給量が過剰になるおそれがある。この場合、油溝23aに供給される圧油のリークが大きくなり、油圧ポンプ1の容積効率が低下してしまったり、斜板支持部12から斜板が浮上することにより、斜板22が微振動して油圧ポンプ1の駆動騒音が増大したりする場合がある。
That is, in the case where the
ここで、本実施形態では、油溝23aには、サーボ機構50で生成された2次圧の圧油が供給される。この2次圧は、斜板22の傾転方向に応じて変化する。これについて、以下に詳述する。
図6は、縦軸を、自己圧Pd(小径側圧力室33にかかる圧力)、2次圧Pp(大径側圧力室34にかかる圧力)、油圧ポンプ1から吐出される圧油の流量Qとし、横軸を、斜板の傾転角とした場合の、自己圧Pd、2次圧Pp、圧油の流量Qの変化を示すグラフである。
Here, in the present embodiment, the secondary oil pressure oil generated by the servo mechanism 50 is supplied to the
6, the vertical axis indicates self pressure Pd (pressure applied to the small diameter side pressure chamber 33), secondary pressure Pp (pressure applied to the large diameter side pressure chamber 34), and the flow rate Q of the pressure oil discharged from the hydraulic pump 1. And the horizontal axis is a graph showing changes in the self-pressure Pd, the secondary pressure Pp, and the flow rate Q of the pressurized oil when the tilt angle of the swash plate is taken.
図6の矢印右向きのグラフに示すように、2次圧Ppが上昇していき所定の圧力に達すると、斜板22が最大から最小側へと傾転し始め、これに伴って圧油の流量Qが減少し始めることが確認できる。
一方、図6の矢印左向きのグラフに示すように、2次圧Ppが下降していき、所定の圧力に達すると、斜板22が最小から最大側へと傾転し始め、これに伴って圧油の流量Qが増加し始めることが確認できる。
なお、図6において、自己圧Pdのグラフが若干右下がりとなっているのは、油圧ポンプ1が搭載されるシステムに搭載されているリリーフ弁等の影響を受けているからである。
As shown in the graph to the right of the arrow in FIG. 6, when the secondary pressure Pp increases and reaches a predetermined pressure, the
On the other hand, as shown in the graph to the left of the arrow in FIG. 6, when the secondary pressure Pp decreases and reaches a predetermined pressure, the
In FIG. 6, the graph of the self-pressure Pd is slightly lowered to the right because it is influenced by a relief valve or the like mounted on a system in which the hydraulic pump 1 is mounted.
ここで、斜板22の傾転角が最小から最大となるように傾転する場合と、斜板22の傾転角が最大から最小となるように傾転する場合とでは2次圧Ppの圧力の大きさが異なることが確認できる。すなわち、斜板22の傾転角が最小から最大となるように傾転する場合の2次圧Ppは、斜板22の傾転角が最大から最小となるように傾転する場合の2次圧Ppと比較してほぼ2倍となっていることが確認できる。
Here, when the tilt angle of the
したがって、上述の実施形態によれば、斜板22の凸部23に形成されている油溝23aにサーボ機構50で生成された2次圧の圧油を供給しているので、斜板22の傾転角が最小から最大となるように傾転する場合と、斜板22の傾転角が最大から最小となるように傾転する場合とで、吐出ポート11側の斜板押し付け力Fcd、および吸入ポート10側の斜板押し付け力Fcsの大きさを変化させることができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the pressure oil of the secondary pressure generated by the servo mechanism 50 is supplied to the
より具体的には、斜板22の傾転角が最小から最大となるように傾転する場合、つまり、斜板支持部12と斜板22との接触圧が小さくなる場合、吐出ポート11側の斜板押し付け力Fcd、および吸入ポート10側の斜板押し付け力Fcsも小さくてよい。そして、この場合の2次圧は小さくなる。
一方、斜板22の傾転角が最大から最小となるように傾転する場合、つまり、斜板支持部12と斜板22との接触圧が大きくなる場合、吐出ポート11側の斜板押し付け力Fcd、および吸入ポート10側の斜板押し付け力Fcsは大きくする必要がある。この場合、2次圧は大きくなる。
したがって、油溝23aへの圧油の供給量が過剰になってしまうことを防止でき、油圧ポンプ1の容積効率の低下や斜板22の浮上による微振動を防止できる。
More specifically, when the tilt angle of the
On the other hand, when the tilt angle of the
Therefore, it is possible to prevent the amount of pressure oil supplied to the
なお、上述の実施形態では、斜板支持部12(凹部13)と斜板22(凸部23)との摺動性を確保するために、斜板22の凸部23に油溝23aを形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、油溝23aを斜板支持部12の凹部13に形成してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、斜板支持部12は、リヤフランジ6の吸入ポート10および吐出ポート11に対応する位置にそれぞれ形成されており、これに対応するように、油溝23aもリヤフランジ6の吸入ポート10および吐出ポート11に対応する位置に形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくともピストン17による斜板押し付け力Fpが作用する点、つまり、吐出ポート11に対応する位置に油溝23aが形成されていればよい。
Further, in the above-described embodiment, the swash
さらに、上述の実施形態では、可変容量型油圧装置として油圧ポンプ1を例に説明したが、これに限られるものではなく、斜板を利用したさまざまな可変容量型油圧装置に、本実施形態を適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the hydraulic pump 1 is described as an example of the variable displacement hydraulic device. However, the present invention is not limited to this, and the present embodiment is applied to various variable displacement hydraulic devices using a swash plate. Can be applied.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、斜板22の凸部23に形成されている油溝23aにサーボ機構50で生成された2次圧の圧油を供給することにより、油溝23aへの圧油の供給量が過剰になってしまうことを防止できる。このため、油圧ポンプ1の容積効率の低下や斜板22の浮上による微振動を防止できる。
According to at least one embodiment described above, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…油圧ポンプ(可変容量型油圧装置)、2…ハウジング、5…フロントフランジ(ハウジング)、10…吸入ポート、11…吐出ポート、15…シリンダブロック、16…シリンダ孔、17…ピストン、22…斜板、23a…油溝、31…作動ピストン、50…サーボ機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydraulic pump (variable capacity type hydraulic device), 2 ... Housing, 5 ... Front flange (housing), 10 ... Intake port, 11 ... Discharge port, 15 ... Cylinder block, 16 ... Cylinder hole, 17 ... Piston, 22 ... Swash plate, 23a ... oil groove, 31 ... acting piston, 50 ... servo mechanism
Claims (2)
前記ハウジング内に回転自在に設けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロック内に形成された複数のシリンダ孔内にそれぞれ嵌挿されるピストンと、
前記ピストンの前記シリンダ孔内とは反対側端に設けられ、該反対側端と摺動可能に設けると共に、前記ハウジングに対して傾動可能かつ摺動可能に設けられた斜板と、
前記ハウジングおよび前記斜板の互いの摺動面の何れか一方に形成され、前記ハウジングと前記斜板との摺動性を確保するための油溝と、
前記斜板を傾動させるための作動ピストンと、
前記作動ピストンを駆動させるために圧油を供給するサーボ機構と、を備え、
前記油溝に、前記サーボ機構で生成される2次圧を供給する可変容量型油圧装置。 A housing;
A cylinder block rotatably provided in the housing;
Pistons respectively inserted into a plurality of cylinder holes formed in the cylinder block;
A swash plate provided at an end opposite to the inside of the cylinder hole of the piston, slidably provided with the opposite end, and tiltable and slidable with respect to the housing;
An oil groove formed on any one of the sliding surfaces of the housing and the swash plate to ensure slidability between the housing and the swash plate;
An actuating piston for tilting the swash plate;
A servo mechanism for supplying pressure oil to drive the operating piston,
A variable displacement hydraulic device that supplies a secondary pressure generated by the servo mechanism to the oil groove.
前記複数のシリンダ孔のうちの所定のシリンダ孔に連通され、該シリンダ孔に前記圧油を吸入するための吸入ポートと、
前記吸入ポートと連通された前記シリンダ孔以外の前記シリンダ孔に連通され、該シリンダ孔から前記圧油を吐出する吐出ポートと、を備え、
前記油溝は、少なくとも前記吐出ポートに対応する位置に形成されている請求項1に記載の可変容量型油圧装置。 The housing is
A suction port communicated with a predetermined cylinder hole of the plurality of cylinder holes, and for sucking the pressure oil into the cylinder hole;
A discharge port connected to the cylinder hole other than the cylinder hole connected to the suction port, and discharging the pressure oil from the cylinder hole;
The variable displacement hydraulic device according to claim 1, wherein the oil groove is formed at a position corresponding to at least the discharge port.
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